2021年, 第41卷, 第04期　
刊出日期：2025-06-18

  

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  一种具有极化调制层的AlGaN/GaN HEMT结构

  代一丹, 陈永和, 田雨, 马旺, 刘子玉

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 259-265. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.001

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  针对AlGaN/GaN HEMT器件存在的GaN缓冲层漏电和栅极漏端处电场集中效应导致器件耐压性能不高,无法完全发挥GaN材料高击穿电压优势的问题,提出了一种具有极化调制层的AlGaN/GaN HEMT器件结构。该结构主要有2个特点:一是缓冲层材料用禁带宽度更大的Al_0.05Ga_0.95N代替GaN,以减小缓冲层漏电,提高击穿电压;其次是在栅漏间势垒层上外延一层极化调制层,该极化调制层由Al组分沿材料生长方向线性降低的Al_xGa_1-xN（0<0.26）材料构成。根据极化掺杂理论,Al组分逆向渐变的AlGaN材料因极化电荷不平衡会在体内诱导产生空穴。极化调制层的空穴在器件反向关断时有助于缓解栅极边沿电场集中,优化栅漏间电场分布,从而提升器件耐压能力。基于功率器件优值FOM标准,利用Sentaurus TCAD软件对提出结构进行模拟验证。实验结果表明,所提出结构的击穿电压为645 V,比导通电阻为1.09 mΩ·cm²,与常规双异质结器件结构相比,击穿电压提高了339%,而比导通电阻仅增加了0.38 mΩ·cm²,FOM值达到了382 MW·cm^-2。
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  具有均匀凹槽势垒结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

  田雨, 陈永和, 代一丹, 刘子玉, 马旺

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 266-272. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.002

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  为了改善传统AlGaN/GaN HEMT器件的表面电场、温度分布,提升器件击穿电压和稳定性,提出了一种具有均匀凹槽势垒（UGB）的新型AlGaN/GaN HEMT器件结构。UGB-AlGaN/GaN HEMT结构通过在栅电极和漏电极之间引入均匀分布的凹槽AlGaN势垒,降低了AlGaN层极化强度,导致沟道2DEG浓度下降,形成低浓度的2DEG区域,使器件沟道2DEG分布由均匀分布变成凹槽台阶状分布,从而调节器件的表面电场。利用电场调制效应在凹槽右侧形成新的电场峰值,有效降低栅极边缘的高峰电场。同时,优化器件沟道表面温度分布,使UGB-AlGaN/GaN HEMT表面温度分布更均匀。Silvaco TCAD仿真结果表明,器件在关态漏极高压下,均匀凹槽AlGaN势垒能够调节HEMT器件的表面电场分布,从而保证了栅电极与漏电极距离为10μm时UGB-AlGaN/GaN HEMT器件能够达到821 V的击穿电压,是常规器件击穿电压（260 V）的3.1倍。同时,UGB-AlGaN/GaN HEMT器件的特征导通电阻仅为0.87 mΩ·cm²,因此获得了高达772 MW·cm^-2的品质因数。基于新型均匀凹槽势垒结构的HEMT器件具有较高击穿电压,同时保持较低的特征导通电阻及良好的温度特性,这使得该结构在高功率电子元器件领域有很好的应用前景。
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  基于UWB与光束控制的物品定位指向系统

  李祥, 何志毅, 何宁

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 273-279. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.003

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  针对于室内环境中传统标记号指向寻物效率较低,难以快速准确获取物品位置信息的问题,提出了一种直观、高效的定位指向解决方案。将超宽带室内定位技术与光束控制技术相结合,基于信号到达时间定位模型,采用对称双向双边测距方案获取信标与基站间的距离,上传至上位机中经三边定位算法计算出信标位置。指向时,将物品位置通过光束指向算法转换为光束灯的水平与垂直偏转角度,再进行DMX512协议编码后控制光束灯指向目标位置,以达到物品的精准定位与指向。系统经过验证,定位精度可达0.091 m,指向精度可达0.032 m,与传统标记号指向寻物相比,可减少近一半寻物耗时,系统定位与指向都具有较高的精度,可提高人工寻找物品的效率。
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  一种延时自校准数字时间转换器电路设计

  施娟, 曾祺琳, 熊晓惠, 尹仁川, 韦雪明

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 280-285. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.004

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  为了校准由于工艺波动导致的数字时间转换器输出延时变化,提出了一种新型的自校准数字时间转换电路。电路由放大器、钟控比较器、数字时间转换器、时间电压转换电路及逻辑控制电路构成。校准电路在数字时间转换器每级延时单元增加电容阵列进行最大延时校准,通过时间电压转换电路将信号最大输出延时转换为电压,再将转换电压与校准电压的差值进行放大,放大后的结果经过比较器进行比较,比较结果通过控制电路调整延时单元负载电容大小,从而精确调整数字时间转换器的最大延迟,实现了数字时间转换器最大输出延时的自适应校准。数字时间转换器基于40 nm CMOS工艺设计,电源电压为1 V,输入时钟最高为200 MHz,在校准电压为650～860 mV范围内,实现了0.578～1.466 ns的数字时间转换器的最大输出延时校准,校准误差不超过1.25%。
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  基于GaAs的5G通信手机功率放大器设计

  李海鸥, 谢志远

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 286-290. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.005

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  基于SANAN的HBT工艺,设计了一种用于5G通信频段中4.5～5.0 GHz(N79)的手机功率放大器芯片。该功率放大器的放大电路采用三级放大结构,可获得较高增益;为提高输出功率和优化回波损耗,第二级放大电路与第三级放大电路的级间使用变压器网络进行匹配,将第二级放大电路的一路输出信号转为两路差分信号输出;采用功率合成技术,基板上变压器将第三级的两路差分信号合成为一路信号。该功率放大器采用自适应有源偏置电路技术和双偏置电路技术,能有效提高输出功率的线性度和静态工作点的稳定性。仿真结果表明,在整个N79工作频段内,该功率放大器的回波损耗小于-10 dB,增益为33～34 dBm,输出功率1 dB压缩点为37 dBm,在输出功率为1 dB压缩点处的最高功率附加效率为45%。该功率放大器能得到较高的增益、输出功率和功率附加效率。
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  基于网络模体的空闲计算资源捕获算法

  李丽庭, 朱蓉, 林基明, 王俊义

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 291-297. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.006

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  针对新兴应用的低时延需求以及移动边缘计算网络中移动设备趋于密集化,同时闲置计算资源丰富,使得系统计算资源利用率低下,考虑基于设备到设备通信的计算卸载有望满足新兴应用低延迟要求。另外,移动设备将计算密集型应用通过设备到设备通信卸载到空闲设备,能够提高计算资源利用率,缓解移动边缘计算网络计算压力。考虑移动边缘计算网络,利用网络模体对系统进行分析,捕获系统空闲计算资源,实现设备到设备卸载。具体来说,考虑基于网络基本组成结构、卸载数据流向的空闲计算资源发掘问题,结合链路传输质量及中断概率,利用KM(Kuhn-Munkras)算法,提出了一种基于网络模体的设备匹配资源搜索算法,以捕获终端邻近空闲计算资源,实现设备到设备卸载。仿真结果表明,该算法能有效捕获空闲计算资源,提高系统计算资源利用率。
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  一种基于栈式压缩自编码的高光谱图像分类方法

  郭棚跃, 刘振丙

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 298-304. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.007

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  针对高光谱图像传统分类方法精度低、模型稳定性差而深度学习模型时间消耗大、计算成本高的问题,充分考虑高光谱图像的光谱信息和空间信息,提出了一种基于栈式压缩自编码的高光谱图像分类方法。将提取的邻域空间信息与待分类像素点的光谱信息融合,利用栈式压缩自编码提取融合后信息的深层特征,再利用逻辑回归确定高光谱图像中各像素点的类别。该方法在Indian Pines和Pavia University数据集上的总体分类精度分别达到了89.943%、93.949%。相比其他方法,该方法分类性能更优,可用于高光谱图像分类。
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  基于改进Zernike矩和均值漂移的插针位置检测方法

  梁智滨, 吴鹏飞, 李灵巧, 杨辉华

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 305-311. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.008

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  针对小型电子接插件插针位置的高精度检测,提出一种基于改进Zernike矩和均值漂移的亚像素检测方法。基于Canny算子进行边缘粗定位,提取插针感兴趣区域;改进传统Zernike矩法的模板尺寸,结合最大类间方差法实现自动最佳阈值选择;采用均值漂移对边缘点聚类,根据最小二乘法进行椭圆拟合,实现各插针位置的亚像素定位。仿真实验与实际测试结果表明,该方法能实现插针位置精确定位,定位误差在0.2像素范围内,具有定位精度高、噪声敏感度低的优点。
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  改进特征引导消歧的偏标记学习算法

  易品, 刘振丙, 殷建华

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 312-319. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.009

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  在偏标记学习问题中,每个样本都有一个对应的候选标签集,而其中只有一个标签是真实的标签,其余标签为伪标签,如何利用标签不确定的数据训练得到稳定的分类模型是偏标记学习的主要研究任务。为了解决偏标记学习领域标签信息未得到充分利用的问题,提出一种改进特征引导消歧的偏标记学习算法。通过最小二乘法计算特征之间的相似程度,利用样本与近邻样本标签的皮尔逊相关系数来确定样本之间的相似程度,并确定一个样本间的综合相似度完成消歧。在分类阶段采用bagging策略来构建分类决策树,实现对数据的分类。在UCI数据集和偏标记数据集上进行实验,并与现有算法进行对比分析得出,PL-FGD算法的分类效果得到了显著提升,表明本算法有较好的性能和表现。
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  基于机器学习的β-内酰胺酶注释预测和分析平台

  侯镱, 蓝小斌, 陈嘉豪, 管军霖

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 320-328. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.010

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  为了对潜在β-内酰胺酶蛋白质的功能和性质进行深入分析,构建了一个包含蛋白质信息注释、预测和特征性分析的综合平台(BLHub)。BLHub采用Java、Bootstrap3.3.6、Ajax、jQuery、MySQL和Strust2等技术实现了平台前后端的数据交互,并且该平台整合了丰富的、多源的蛋白质注释信息,包括蛋白质结构信息、蛋白质活跃位点、蛋白质分类系谱以及抗生素耐药性信息等。同时平台嵌入了机器学习的预测模型,能有效发掘潜在的β-内酰胺酶并判断其所属子类。此外,BLHub能对潜在的β-内酰胺酶进行后序的序列相似分析和亲缘性分析,便于科研人员进一步推断未知蛋白质的功能和结构,从而实现对β-内酰胺酶蛋白质的一体化分析。实验结果表明,BLHub能弥补以往的β-内酰胺酶数据库无法对潜在蛋白质进行预测和分析的不足,进一步加快潜在蛋白的发现和探索。
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  独立园区夏冬两季污水处理及微生物群落特征分析

  秦永丽, 蒋永荣, 孙晓杰

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 329-335. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.011

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  为了实现独立园区污水中污染物的高效稳定去除,采用SBR间歇曝气-UASB厌氧组合工艺,分析了夏冬两季独立园区混合污水的处理效果和微生物群落特征。实验结果表明:SBR间歇曝气-UASB厌氧组合工艺可实现独立园区污水中污染物的高效去除,夏季和冬季出水COD平均浓度分别为29.42、44.44 mg·L^-1,出水氨氮的平均浓度分别为1.08、3.90 mg·L^-1,经化学除磷后,夏季和冬季出水TP平均浓度分别为0.099、0.100 mg·L^-1,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918—2002）》一级A标准;系统内除碳的异养菌属有10类,氨氧化菌属有2类,亚硝酸盐氧化菌属有2类,反硝化菌属有7类,除磷菌属有4类,且在SBR反应器中的相对丰度总和均高于UASB反应器,SBR反应器是COD、氨氮、TN和TP等污染物去除的主要承担者,UASB反应器则进一步辅助除氮。
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  DLTA-ZnO为阴极界面层的高效非富勒烯有机太阳能电池

  张杨, 苏振英, 张坚

  桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 336-344. https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.012

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  为了提高非富勒烯有机太阳能电池（NF-OSCs）的效率和稳定性,提出了一种新的策略对阴极界面材料ZnO改性。通过引入小分子DL-硫辛酸（DLTA）修饰溶胶凝胶ZnO,得到一种新的阴极界面材料DLTA-ZnO。与原始ZnO相比,DLTA-ZnO的功函数降低,接近受体材料的LUMO能级,实现了阴极界面层与受体材料之间良好的欧姆接触,可以促进电子的传输和收集。此外,由于DLTA-ZnO中的羧基可以与ZnO配位,使DLTA-ZnO中的氧缺陷被钝化,有利于抑制载流子复合,获得较高的J_SC。DLTA-ZnO表现出粗糙的表面,增加了界面与活性层的接触面积,促进电子向界面的有效传输。同时DLTA-ZnO使疏水的活性层薄膜更加疏水,增强了界面的稳定性。将DLTA-ZnO应用到基于PM6:Y6的倒置结构的NF-OSCs中,并将其作为阴极界面层,制备了能量转换效率超过16.62%的高性能器件,并表现出良好的稳定性。实验结果表明,小分子DLTA修饰ZnO可以有效调控阴极界面,是一种用于倒置结构OSCs的简单、高效和稳定的阴极界面材料。